Tlmivky sa používajú na premenu elektrickej energie takmer v každom obvode výkonovej elektroniky. Sú to aktívne zariadenia na ukladanie energie, ktoré sa používajú na poskytovanie uloženej energie medzi rôznymi prevádzkovými režimami v rámci okruhu. Okrem toho môžu tiež fungovať ako filtre, najmä pre spínané priebehy prúdu a tiež poskytujú obmedzenie prechodového prúdu v rámci tlmiacich spínačov. Induktory sú rozdelené do rôznych typov v závislosti od konkrétnych materiálov a konštrukčných metód, pričom každý typ induktora má určité výhody. Tento článok teda pojednáva o jednom z typov podobných induktorov induktor so železným jadrom - práca s aplikáciami.
Čo je to Iron Core Inductor?
Induktor s pevnou hodnotou, v ktorom sa v cievke používa železné jadro na zvýšenie hodnoty indukčnosti induktora, je známy ako induktor so železným jadrom. Tieto induktory majú veľmi nízku indukčnosť a železné jadro tohto induktora má veľmi jedinečné magnetické vlastnosti, ktoré zosilňujú magnetické pole. The symbol induktora so železným jadrom je znázornené nižšie.
Konštrukcia tlmivky so železným jadrom
Induktor so železným jadrom je navrhnutý s vodivým materiálom v tvare cievky s izolovaným medeným drôtom obaleným okolo železného jadra. Tento vodivý materiál jednoducho pomáha pri zosilňovaní magnetického poľa induktora tým, že induktor lepšie uchováva magnetickú energiu v porovnaní s induktorom vzduchového jadra s rovnakým počtom závitov.
V bežnom dizajne by železné jadro bolo drôtené okolo geometrického tvaru, ktorý obklopuje špirálovo skonštruovanú cievku. Drôty často obsahujú materiály, ako sú zliatiny niklu a železa, horčík a kadmium. Tieto drôty sa používajú v rozsahu veľkostí od 0,014 do 0,56 mm, v závislosti od úrovne prúdu aplikácií a rozsahu frekvencií pokrytých indukčným komponentom. Množstvo závitov medzi vinutiami určuje elektrickú indukciu v systéme vodičov drôtu, ktorá vzniká, keď je napätie aplikované na vinutia komponentov.
Tradičný dizajn induktora s magnetickým jadrom využíva železné jadro a feritový materiál, ktorý je obalený magnetickými obvodmi, aby sa zabezpečila požadovaná indukčnosť. Typický dizajn železného jadra pozostáva z geometrie, v ktorej sú dve alebo viac paralelných valcových priečok navinutých s najväčšou pravdepodobnosťou na tŕň a potom potiahnuté epoxidovou živicou, aby sa vytvorila potrebná magnetická bariéra okolo vnútra valcových priestorov. Toto pozdĺžne vinutie je zvyčajne spojené tak, aby vytvorilo uzavretú slučku zodpovedajúcu dĺžke nášho jadrového materiálu pi.
Pracovný princíp
Princíp činnosti induktora so železným jadrom je založený na vlastnosti, že magnetická indukcia je úmerná rýchlosti zmeny magnetického toku cez obvod. Takže keď striedavý prúd prechádza cez jednootáčkovú cievku na báze železa, magnetické pole elektriny v cievke sa snaží tlačiť za os, čo vedie k vírivým prúdom vytvoreným v kove. Tieto prúdy vytvárajú magnetické pole, ktoré pôsobí proti primárnej časti, čo má za následok opačnú magnetickú polaritu a tým ruší napätie z netesností vo vodičoch. Čím viac závitov je v cievke a jej odpor, tým silnejší je tento rušiaci efekt. To je dôvod, prečo sa do vodičov so železným jadrom môže privádzať veľké množstvo elektrickej energie bez akéhokoľvek poškodenia.
Okrem toho, keď sa jadro pohybuje vnútri a mimo drôtovej cievky, môže zmeniť indukčnosť. V porovnaní s induktormi so vzduchovým jadrom sú tieto induktory lepšie pri ukladaní magnetickej energie, pretože železný materiál pomáha pri zosilňovaní magnetického poľa induktora.
Iron Core Induktor vs Air Core
Rozdiely medzi induktormi so železným jadrom a vzduchovým jadrom zahŕňajú nasledujúce.
|
Induktor so železným jadrom |
Induktor vzduchového jadra |
| Induktory so železným jadrom využívajú magnetické jadrá z feritu/železa.
|
Vodiče vzduchového jadra môžu využívať keramické, plastové alebo iné nemagnetické materiály; inak majú vzduch iba vo vinutí. |
| Tieto induktory majú veľké hodnoty indukčnosti. | Tlmivky vzduchového jadra majú nízke hodnoty indukčnosti. |
| Tieto induktory sú vynikajúce pri ukladaní magnetickej energie. | Tieto induktory nie sú lepšie pri ukladaní magnetickej energie. |
| Tieto induktory majú zvyčajne určitú stratu jadra.
|
Tieto induktory sú veľmi účinné pri vysokých frekvenciách, takže netrpia stratou jadra. |
| Tieto sú veľkých rozmerov. | Tieto sú malých rozmerov. |
| Induktory pracujú až do niekoľkých stoviek MHz (megahertz) | Induktory pracujú s frekvenciou až 1 GHz. |
| Často sa používajú v nízkofrekvenčných aplikáciách, ako sú audio zariadenia, napájacie zdroje v priemysle, invertorové systémy atď. | Často sa používajú vo vysokofrekvenčných aplikáciách, ako sú televízne a rozhlasové prijímače.
|
Vzorec induktora so železným jadrom
Ak je v induktore použitá tyč magnetická ako železo alebo ferit, zvýši sa indukčnosť induktora. Podobne, ak je použitá tyč nemagnetická ako meď alebo akýkoľvek iný materiál, zníži indukčnosť induktora. Vzorec na výpočet indukčnosti je;
L = u0 ur N^2A/l
Kde
„N“ počet otáčok.
dĺžka „l“.
„µ0“ je priepustnosť voľného priestoru.
„µr“ je relatívna priepustnosť.
„µr“ pre železo je väčšie ako 1 (>1)
„µr“ pre meď je menej ako 1 (<1)
„A“ je oblasť cievky.
Ako si vybrať induktor so železným jadrom?
Induktory majú rôzne vlastnosti a funkcie v závislosti od ich tvaru, materiálu jadra alebo použitia. Preto by ste si mali byť vedomí týchto funkcií a vlastností, aby ste si vybrali správny induktor pre konkrétnu aplikáciu. Existuje teda veľa faktorov, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere induktora so železným jadrom, ako je výkon induktora, požiadavky obvodu, RF úvahy, veľkosť a tienenie induktora, percento tolerancie atď. Takže faktory, ktoré ovplyvňujú treba brať do úvahy indukčnosť.
Ovplyvňujúce faktory
V akomkoľvek type induktora existujú niektoré faktory, ktoré ovplyvňujú indukčnosť cievky, ktoré sú uvedené nižšie.
Počet otáčok v cievke
Ak je počet závitov v cievke väčší, potom bude veľkosť indukčnosti vyššia.
Dĺžka cievky
Keď je dĺžka cievky väčšia, potom bude veľkosť indukčnosti menšia.
Materiál jadra
Ak je magnetická permeabilita materiálu jadra väčšia, potom bude väčšia aj indukčnosť.
Výhody a nevýhody
The výhody induktorov so železným jadrom zahŕňajú nasledujúce.
- Tieto induktory majú menšie straty.
- Jeho veľkosť a konštrukcia sú jednoduché.
- Tento typ induktora má vysoký Q-faktor.
- Tieto induktory majú veľkú hodnotu indukčnosti.
The nevýhody indukcie železného jadra rs zahŕňajú nasledujúce.
- V týchto induktoroch sa strata zvyšuje pri vysokých frekvenciách.
- Tento induktor má komplikovanú izoláciu.
- Tieto induktory majú viac vírivých prúdov a tiež harmonické prúdové hodnotenie.
Aplikácie/Použitie
Aplikácie induktorov so železným jadrom zahŕňajú nasledujúce.
- Tieto induktory sa používajú vo filtračných obvodoch na stabilizáciu napätia zvlnenia.
- Je mimoriadne užitočný v aplikáciách AF a priemyselných napájacích zdrojoch.
- Môžu byť použité ako tlmivka AF v žiarivkách.
- Používajú sa v invertorových systémoch.
- Používajú sa pri rýchlej preprave a úprave energie.
Toto je prehľad železného jadra induktor – pracovný s aplikáciami. Vo všeobecnosti mnohé induktory obsahujú magnetické jadro, ktoré je vyrobené zo železa alebo feritu usporiadaného v cievke. Účinok železného jadra v induktore je zvýšenie magnetického poľa a tým aj indukčnosti. Hodnoty indukčnosti týchto induktorov sú veľmi vysoké kvôli ich železnému jadru. Zvládnu teda maximálny výkon, hoci sú obmedzené v rámci vysokofrekvenčnej kapacity. Väčšinou sa používajú v nízkofrekvenčných aplikáciách, ako sú audio zariadenia. Tu je pre vás otázka, čo je to an induktor vzduchového jadra ?
